東北地理所揭示土壤孔隙分布與有機碳之間的關系

　　土壤孔隙分布決定著包括水分存儲與運輸、氣體擴散、穿透阻力、微生物活性等在內的許多土壤過程和功能。大量研究指出土壤孔隙度對土壤有機碳（SOC）的固定產生影響，但是以往的研究多集中在土壤總孔隙度與SOC之間的關系上，土壤孔隙分布與SOC之間的關系仍不清楚。最小限制水分范圍（LLWR）是一個將田間持水量、萎蔫系數、充氣孔隙、土壤容重、土壤硬度、土壤粘粒含量、SOC含量等影響植物生長的多因素集合起來的綜合指標，其以往用于評價土壤水分對植物生長的限制作用，近來被成功用于解釋不同耕作方式對SOC礦化的影響，得出了LLWR與SOC礦化呈正相關的結論。但是，由于在計算LLWR過程中輸入的是土壤容重，實際上是總孔隙度數據，所以反映的還是土壤總孔隙度與SOC之間的關系。土壤各級孔隙如何影響SOC？哪一級孔隙起主導作用？各級孔隙的影響是否存在差異？這些問題有待深入研究。

　　為此，中國科學院東北地理與農業生態研究所黑土有機碳與保護性學科組張曉平研究團隊基于以往研究基礎，分析了不同耕作方式對土壤孔隙分布的影響、LLWR與土壤孔隙分布的關系，并嘗試利用土壤孔隙分布替換容重計算LLWR后用于研究不同耕作方式影響SOC礦化的效果。結果表明，免耕與秋翻相比顯著降低了次大孔隙（30–100 μm）的體積，LLWR與次大孔隙（30–100 μm）的體積呈顯著相關關系（p<0.05）。因此，利用次大孔隙（30–100 μm）的體積替換土壤容重數據獲得的LLWR可以更加準確地反映不同耕作方式對SOC礦化的影響，同時還提高了其作為土壤固碳能力評價指標的精度和靈敏度。這一結果也驗證了耕作方式通過次大孔隙（30–100 μm）的體積影響LLWR，進而影響SOC礦化的結論。免耕由于不擾動土壤，所以次大孔隙（30–100 μm）的體積減小，進而導致LLWR減小、SOC礦化速率降低。相關研究結果為今后研究土壤孔隙分布與SOC之間的關系提供了很好的理論借鑒。

　　該項研究工作得到了國家自然科學基金、中科院知識創新工程重要方向項目和東北地理所“優青”項目的資助。該所助理研究員陳學文為第一作者，副研究員梁愛珍為通訊作者。研究成果發表在國際農業科學領域主流學術期刊Journal of Agricultural Science上。

　　論文信息：Chen XW, Shi XH, Liang AZ, Zhang XP, Jia SX, Fan RQ, Wei SC. Least limiting water range and soil pore-size distribution related to soil organic carbon dynamics following zero and conventional tillage of a black soil in Northeast China. Journal of Agricultural Science, 2015, 153, 270-281.